Panasonic и Sila Nanotechnologies будут производить аккумуляторы Silicon EV, заменив графит на кремний в литий-ионных аккумуляторах. Недавно обе компании подписали соглашение о разработке литий-ионных аккумуляторов для будущих электромобилей. В новых аккумуляторах они заменят графит на кремний, что приведет к улучшению производительности и увеличению срока службы. Недавно разработанные аккумуляторы обладают потенциалом для улучшения производительности и увеличения срока службы.
Компания Panasonic только что объявила о захватывающем сотрудничестве с Sila Nanotechnologies , производителем кремниевых анодов, с целью внедрения их технологии в существующую производственную линию аккумуляторов Panasonic к 2024 году. Благодаря этой новой технологии в электромобилях (EV) будут достигнуты улучшения, такие как увеличение запаса хода батареи и сокращение времени зарядки . Эта технология заменяет графит, обычно используемый в отрицательно заряженных анодах литий-ионных аккумуляторов электромобилей, на кремний.
Согласно отчету МЭА , в 2023 году было продано ошеломляющее количество электромобилей — 14 миллионов, и ожидается, что в ближайшие годы это число значительно возрастет. В настоящее время эти автомобили используют передовые литий-ионные батареи , которые постоянно совершенствуются. Однако, несмотря на эти достижения, сохраняются определенные проблемы, ограничивающие их общую полезность и удобство.
Азин Фахими , главный научный сотрудник компании Sienza Energy (США), заявил: «Способность батареи накапливать энергию относительно ее размера и веса, известная как плотность энергии, является ключевым фактором для электромобилей, поскольку она влияет на расстояние, которое они могут проехать на одном заряде».
Команда Азин Фахими работает над различными исследованиями по внедрению кремниевых анодов, и она добавила: «Еще один важный аспект — это плотность мощности, которая показывает, насколько быстро батарея может выдавать энергию».
Почему новый кремниевый анод влияет на дальность хода и время зарядки?
Батареи зависят от движения заряженных частиц, называемых ионами, между двумя электрическими проводниками, известными как электроды. В процессе зарядки ионы лития перемещаются от катода (положительного электрода) через электролит. Затем они попадают в анод (отрицательный электрод), где они остаются до тех пор, пока они не понадобятся для обеспечения питания.
«Когда батарея питает устройство, ионы лития перемещаются обратно от анода к катоду. Это движение ионов позволяет электронам течь по внешней цепи, генерируя электрический ток, который питает устройство», — добавил Фахими.
Рабочие характеристики батареи во многом зависят от материала анода . Анод также отвечает за хранение ионов до тех пор, пока они не понадобятся для питания автомобиля.
По словам Фахими, «хороший анодный материал должен обладать высокой емкостью хранения лития для обеспечения высокой плотности энергии, хорошей электропроводностью для обеспечения эффективного потока электронов и быстрым переносом ионов для быстрой зарядки. Анод также должен иметь стабильную структуру, которая не меняет свой объем при движении ионов внутрь и наружу, поскольку это может повредить поверхность».
Panasonic и Sila Nanotechnologies будут производить кремниевые батареи для электромобилей. Традиционно в литий-ионных батареях широко использовались графитовые аноды благодаря их слоистой структуре. Эта слоистая структура позволяет ионам перемещаться без существенных изменений объема.
«Благодаря своей химии кремний может удерживать в десять раз больше энергии на грамм. Эта более высокая емкость означает, что кремний может хранить больше ионов лития, что приводит к более высокой плотности энергии для батареи. Более высокая плотность энергии означает более длительный пробег электромобилей на одной зарядке. К сожалению, кремний разбухает до трех или четырех раз от своего первоначального размера при заполнении ионами лития, что приводит к механическому напряжению и возможной деградации материала анода», — пояснил Фахими.
Следовательно, наномасштабный дизайн кремниевого анода имеет важное значение для решения этой проблемы. В своих последующих исследованиях команда Фахими в Sienza и команды в Sila посвятили себя решению этой проблемы.
